Waarom we afstappen van gedwongen luchtcirculatie voor IR-verwarming in halfgeleidertransportkarren
Als je ooit in een ouderwetse schone ruimte hebt gewerkt, ken je het probleem. Er worden ouderwetse transportkarren gebruikt die afhankelijk zijn van het blazen van hete lucht om de wafers op de juiste temperatuur te houden.
Het probleem? Het is traag.
Gedwongen luchtcirculatie is afhankelijk van convectorende warmteoverdracht, wat eigenlijk betekent dat je moet wachten tot de lucht het substraat heeft opgewarmd. In een cruciale productielijn is deze vertraging niet alleen storend – ze is ook kostbaar.
Het echte verschil: IR versus convectorende warmteoverdracht
Bij infraroodverwarming hoef je je geen zorgen te maken over de lucht. De straling bereikt het doel rechtstreeks via elektromagnetische golven.
We gebruiken kortegolf-infraroodlampen in deze transportkarren, omdat ze bijna onmiddellijk een thermische reactie veroorzaken. Je krijgt dus meteen een opwarming van de wafels.
Bovendien moeten systeem met gedwongen luchtcirculatie voortdurend vechten tegen het HVAC-systeem in de schone ruimte, dat juist probeert alles koel te houden. IR doet dat niet; het richt de energie precies waar deze nodig is. Hierdoor kunnen wafels gemakkelijk van de ene naar de andere processtap worden gebracht, zonder dat er een temperatuurdaling optreedt tijdens het transport.
Het lastige gedeelte (en hoe dit op te lossen)
Je kunt natuurlijk niet zomaar een verwarmingselement vervangen door een infraroodlamp. Je moet ervoor zorgen dat de vermogensdichtheid correct is.
Lampen met een hoge vermogenssterkte genereren veel hitte in een kleine ruimte. Als de afstand tussen de lamp en de wafer te groot is, ontstaan er lokale warmtepunten. Dat is niet goed.
Om alles stabiel te houden, raden we aan om PID-regelaars te gebruiken. Zonder precisietiming loop je het risico dat de siliciumchips te snel te veel hitte krijgen, waardoor er thermische schokken kunnen optreden. Vergeet ook de transportkar zelf niet: je hebt een chassis nodig dat de uitgestraalde hitte kan verdragen, zonder dat dit leidt tot storingen in de schone ruimte.
Wat dit voor je productie betekent
Steeds meer fabrieken maken de overstap op IR-verwarming, omdat dit gewoon logisch is. Je hoeft niet meer te vechten tegen de wetten van de fysica, maar kunt juist gebruikmaken van deze wetten.
Als je die vertraging in de opwarming wegneemt, neemt ook het aantal wafels per uur toe. Het is een eenvoudige ruil: je maakt kennis met een nauwkeurigere manier van verwarming, in plaats van een onhandelbaar systeem met luchtcirculatie.